某露天铜矿集水仓清淤及新水平开拓方法探讨

何慕平，徐 威

（江西铜业公司城门山铜矿，江西 九江 332100）

某露天铜矿是一座已探明的以铜硫为主、伴生金银的大型露天铜矿，矿石储量达2.2亿t，目前二期日处理量达7000t/d。该铜矿地处亚热带湿热气候区，湿润多雨，年平均降雨量1420mm，最大降雨量2165.7mm。矿区三面环湖，矿体赋存位置从平面看，部分矿体位于湖区，从垂向看，绝大部分矿体在侵蚀基准面（湖岸线：标高14m）以下。矿岩松软、破碎，地表水体发育、地下涌水量大，工程地质、水文地质条件极为复杂。

作为国内少见三面环湖且工程水文地质极为复杂的凹陷露天矿山，该矿每年集水仓清淤及新水平开拓难度极大，能否按期清淤并进行新水平开拓，是关系到矿山能否正常生产运营的重大问题。该矿山经过多年的探索研究，总结出了一套高效率、低成本的集水仓清淤和新水平开拓全新作业方式。

图1 采区集水仓现状图

1 集水池清淤及新水平开拓方案设计

1.1 方案背景

该矿集水仓于2019年年底修筑完成，-94m以下可蓄水约9.81万m3。分南北两个水仓，北部水仓最低修筑至-110m，南部水仓最低修筑至-100m。截至今年7月底，南北两个水仓均有大量淤泥沉积，经测量，南北两个水仓淤泥均沉积至-98m左右，两个水仓实际容积合计仅5.77万m3。

按十年一遇三日连续暴雨强度0.2151m/3d计算，需对集水仓进行扩容，将南部-100m台阶下降至-112m台阶，水仓扩容至15.45万m3，以确保2020年顺利度过汛期，同时也为了保证二级矿量充足，确保生产经营的延续性。

1.2 方案概述及设计

图2 采区集水仓清淤及新水平开拓设计图

第一阶段：南部水仓先行进行清淤，待靠东面清淤完毕后开始下沟，由-100m掘沟至-112m，靠西侧的淤泥在道路修筑过程中与废石搭配清理，提升清淤效率，下路及水仓修筑过程中潜水泵持续跟进排水。第二阶段：待-100m至-112m道路修筑完成后，开始进行-112m水仓开拓；水仓靠南侧预留6m至10m安全平台，便于挖机排水和阻挡南部扩帮爆堆入坑；水仓边坡坡度均按60°修筑。第三阶段：待南部-112m水仓形成后开始蓄水，水位上涨至-94m左右时将浮阀从北部水仓漂移至南部水仓，之后恢复排水，将南部水仓水位降低至-100m以下，北部水仓蓄水导往南部水仓，并着手北部水仓清淤，同时着手在-82m以上台阶挖掘沉砂池并定期清理，让水经过沉砂池后流入北部水仓最终汇集在南部水仓抽排，以减少淤泥下水仓。

2 施工过程中存在的困难及亮点做法

2.1 施工过程中存在困难

下水仓清淤及扩帮分为三个阶段，每个阶段均存在难点。

第一阶段难点：①坑底穿孔透水量大，容易塌孔，需尽可能采取现穿现爆模式。②掘沟爆破效果难以保证，下路过程容易出现根底，需反向孔持续跟进。③下路过程中透水量大，需架设潜水泵及时排水。

第二阶段难点：水仓修筑过程中工作面较为狭窄，设备运行需做好监护，确保作业安全。

第三阶段难点：①浮阀移位需南北两个水仓水位持平，且水位需在-94m左右，浮阀移位过程难度大。②北面水仓淤泥积压较多，且靠西侧水仓底板反挖至-110m，道路不通，需要边清淤边铺垫，清淤过程难度大。

图3 采区集水仓清淤现场图

2.2 施工过程中主要亮点做法

集水仓南部水仓清淤及新水平开拓工程总体较为顺利，主要有以下亮点工作：

（1）清淤及下沟前，通过充分探讨确定了下沟设计方案，尤其是南部水仓，确定了通过环形下路方式减缓下路坡度，增大-110m开拓作业空间的下沟方案。

（2）采用先行清理部分淤泥腾挪出钻机穿孔作业面的方式，为下沟做好前期准备，剩余淤泥在掘沟过程中与废石搭配清理，大大增加了清淤效率。

（3）环形下路为构建临时排水系统提供了便利，通过在边坡下修建排水线路通道的方式，使得排水系统完全不影响正常采剥，同时又能在最低点修筑集水池，及时排干工作面积水，提高了下沟效率。

集水仓北部水仓清淤难度较大，但通过全场上下努力，圆满完成了清淤工作，其中主要有以下亮点：

（1）在北部水仓淤泥含水量大，无法通过常规方式滤干的不利因素下，全场上下集思广益，及时调整，采取了爆破周边-94m平台废石以及检修通道部分废石，利用废石铺路，并将废石与淤泥混合的“置换法”清淤，加快了清淤效率。

（2）在排水方面，因前期淤泥含水量较大，无法形成正规的排水系统，采用先行清理潜水泵区域淤泥、掏坑架泵的方式搭建排水系统，为下一步清淤打下了基础。

浮阀移位及排水管线架设过程较为顺利，主要亮点有：在设计方案中通过对比往年移浮阀经验，结合现场实际情况，确定了在南部水仓开拓完成后通过蓄水使得南北两个水仓水位上涨至-98m左右，然后将浮阀牵引漂移至南部水仓。

3 总结

该矿在集水池清淤及新水平开拓过程中总结了诸多创新的作业方法，经过实践验证效果良好，对于其他水文、地质条件复杂的同类矿山具有一定的借鉴意义，具体的创新点总结如下：

（1）清淤及下沟的主要难点在于治水，南部水仓清淤及下沟能够顺利完成，主要原因在于通过掘沟修筑低水平集水池，将涌水及时排出了作业面，同时将采区所有地表汇水导往了北部水仓，从而加快了清淤及下沟效率。而北部水仓因不具备修筑低水平集水池客观条件，地下涌水无法集中排出，同时-94m平台渗水无法避免的不断流往北部水仓，使得北部水仓淤泥含水量一直处于高位，加大了清淤难度。

（2）清淤过程中应充分利用周边废石，用于铺垫道路或者与淤泥混合，可加快清淤效率。

（3）清淤及下沟过程中可充分考虑排水线路铺设问题，合理铺设排水线路可提升排水效率，如上述南部水仓下沟过程中在坡底修筑了临时排水线路通道方便管线铺设，提高了排水效率。

（4）清淤及下沟工程是一项综合性工程，在工程推进过程中可充分考虑各项工程开展顺序，尽量使得前后工程衔接紧密，无关联工程同时开展，如上述1#坑泄水工程和10#坑蓄水工程同时开展，浮阀移位和北部管线移位未能同时开展等。

（5）清淤过程出现问题时可大胆思考，考虑创新性的清淤模式，在清淤过程中，我场试用了聚丙烯酰胺澄清集水池污水、吸污车清理高含水量淤泥、投放高分子吸水树脂固结含水量高淤泥等方式，均取得了一定的成效，为来年开创科学、高效清淤模式提供了思路。